在線檢測分析儀表的新型測量技術(shù)

王偉

摘 要：科學(xué)的檢測分析方式對工業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展具有非常重要的作用，特別是在現(xiàn)代化工的一線行業(yè)中。本文介紹了在線檢測分析技術(shù)的特征，重點探討了軟測量技術(shù)和新型傳感器技術(shù)在檢測分析儀表中的應(yīng)用，以期為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：在線檢測；分析儀表；新型測量技術(shù)

中圖分類號：TH83 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）23-0081-02

New Measurement Technology for on-line Detection and

Analysis Instrument

WANG Wei

（School of Information Engineering， Zhengzhou Institute of Technology，Zhengzhou Henan 450044）

Abstract： Scientific detection and analysis methods play a very important role in the production and development of industry， especially in the first line of modern chemical industry. In this paper， the characteristics of on-line detection and analysis technology were introduced， and the application of soft-sensing technology and new sensor technology in detection and analysis instrument was mainly discussed.

Keywords： on-line detection；analytical instrument；new measuring technology

成分檢測儀表是實現(xiàn)生產(chǎn)和發(fā)展的關(guān)鍵設(shè)備，但目前，我國現(xiàn)有的成分檢測儀表生產(chǎn)水平還比較低，現(xiàn)階段所使用的工業(yè)檢測分析儀器都是從國外進口的高級設(shè)備。在這種背景下，就需要進行必要的創(chuàng)新，以此填補國內(nèi)在線檢測分析儀器的缺陷。

1 在線檢測分析儀表中的新型測量技術(shù)

1.1 軟測量技術(shù)

軟測量技術(shù)是一種全新的測量方式。從整個測量過程來說，如果將各種參數(shù)都結(jié)合在一起，并對其進行分析和計算，不僅較為復(fù)雜，而且會浪費許多時間。軟測量的基本思想是把自動控制理論與生產(chǎn)工藝過程知識有機結(jié)合起來，應(yīng)用計算機技術(shù)，對一些難以測量或暫時不能測量的重要變量（主導(dǎo)變量），選擇另外一些容易測量的變量（輔助變量），通過構(gòu)成某種數(shù)學(xué)關(guān)系來推斷和估計，以軟件代替硬件功能[1]。軟測量是一種利用較易在線測量的輔助變量和離線分析信息去估計不可測或難測變量的方法。假設(shè)對其中的某一個環(huán)節(jié)，或者是對一些已經(jīng)生成的物質(zhì)進行分析，就會有選擇地對某一個特定的階段和范圍進行判斷，去掉那些影響較小的參數(shù)，選擇一些更為合理的參數(shù)就能形成具體的模型。最后，輸入計算機和相應(yīng)的智能儀表，通過工藝設(shè)備和其他附加條件對各種原始數(shù)據(jù)進行分析[2]。

例如，在某化工廠中，對化工成分進行分析與檢測時，探究某一個階段的物質(zhì)組成方式，這就需要檢測物質(zhì)中主要成分的含量。這時，可以采用多組分析的方式，將其簡化為單一的成分產(chǎn)品，測試其濃度或者含量。再如，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對已經(jīng)生成的半成品或者是原材料進行對比和分析，按照成分中僅存的一些變量參數(shù)，決定出其中的一個主導(dǎo)量，根據(jù)變化來選擇正確的變量參數(shù)。這種經(jīng)驗型的建模方式，融合了多項工藝技術(shù)，確定檢測變量與成分之間的潛在聯(lián)系，將數(shù)學(xué)表達式應(yīng)用于智能數(shù)字儀表中，以檢測并分析計算程序。

1.2 新型傳感器技術(shù)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多新效應(yīng)、新材料不斷被發(fā)現(xiàn)，新的加工制造工藝不斷發(fā)展和完善，這些都促進了新型傳感器的研究和開發(fā)。所謂新型傳感器是指近十幾年來研究開發(fā)出來的、已經(jīng)或正在走向?qū)嵱没膫鞲衅鱗3]。傳感器的出現(xiàn)，是在保證檢測精度、監(jiān)控質(zhì)量的基礎(chǔ)上，確保現(xiàn)場設(shè)備運行的安全性與可靠性。新型的傳感器有光纖傳感器、光纖傳感器和光電傳感器等。

例如，天津某科貿(mào)企業(yè)創(chuàng)新改造了浮子式密度計，研制出帶有強雷電磁密度的變送器。通過這種檢測設(shè)備，液體成分的檢測方式變得更加便捷。其能用于寶石成分的檢測上，也能用于工業(yè)現(xiàn)場的加工處理中。

2 分析儀器在相關(guān)行業(yè)中的應(yīng)用

2.1 光譜

在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，尤其是那些多樣化的物質(zhì)，會將重點放在單質(zhì)成品的檢測上。例如，近紅外光譜分析儀器，測量的主要是含氫基因振動的倍頻和合頻吸收。簡單而言，就是對物質(zhì)的組成和性質(zhì)等進行檢測。其中，被測量數(shù)據(jù)和近紅外光譜可以利用一些函數(shù)來表述。在具體設(shè)計中，硬件和軟件設(shè)計都非常重要。

近紅外光譜分析儀不僅可被用于實驗研究領(lǐng)域，還被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，對原材料從進廠到出廠的全過程進行檢測，如檢測成品中是否含有氫基因，包括食品中的蛋白質(zhì)、水分和脂肪等；檢測汽油煉制的蒸發(fā)值，天然氣中的水分和總熱含量等。

某光譜技術(shù)有限公司所生產(chǎn)的AOTF近紅外成分檢測儀，基本技術(shù)參數(shù)：范圍為1 100～2 200nm，分辨率為4nm，精確度為0.5nm，高速掃描可以達到每秒4 000點。以雙光路的形式來提高儀器設(shè)備的抗干擾能力，使用AOTF作為分光元件，比較適合運用于工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)和石油化工等領(lǐng)域。

2.2 色譜

色譜分析儀色譜法是利用混合物中各組分的不同的物理或化學(xué)性質(zhì)達到分離的目的。隨著分析、測量技術(shù)的發(fā)展，在線色譜分析儀被廣泛應(yīng)用，即使是在比較惡劣的環(huán)境下，也能體現(xiàn)出檢測設(shè)備的精準度和延伸性。

例如，某煉化企業(yè)按照PX裝置的基本需求，考慮到使用和維護的成本，以在線色譜儀器為基本點，確保其在整個系統(tǒng)框架下穩(wěn)定運行。相關(guān)人員也要充分利用儀器設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)平臺，進行數(shù)據(jù)采集、編輯、儲存與管理，這樣才能提高勞動效率。除此之外，還可以建立一個歷史數(shù)據(jù)庫，便于數(shù)據(jù)的檢查與維護，并為后期的生產(chǎn)操作提供數(shù)據(jù)支持。

2.3 質(zhì)譜

在線質(zhì)譜分析儀以特有的測量原理為基礎(chǔ)，融入了一些現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)，使其實用性和可靠性被行業(yè)所認同。該分析儀憑借著自動化程度高、測量范圍廣、分析速度快等優(yōu)勢，在現(xiàn)代化石油化工的生產(chǎn)管理和生產(chǎn)運行中具有非常重要的作用。

例如，在焦爐煤氣制甲醇工藝中，可以同時分析4個檢測點，每個檢測點中有6個組分，對檢測流路進行預(yù)處理。然后將樣品分組，把對應(yīng)的信號實時輸送到相應(yīng)數(shù)據(jù)庫中，進行分析與計算，讓整套分析系統(tǒng)的核心處于一個合理化位置，反饋的計算結(jié)果會輸送到相關(guān)單元。該質(zhì)譜定量分析的方式被成功應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，為國產(chǎn)質(zhì)譜儀器推廣做出了一定貢獻。

3 結(jié)語

對于成分在線檢測，不僅要從純應(yīng)用科學(xué)的角度來分析，還應(yīng)從長期接觸實踐中來看待問題。相關(guān)人員要從生產(chǎn)中構(gòu)建理論性依據(jù)，并將其運用到實踐中。在自動化服務(wù)的實踐中，要秉承著科學(xué)、合理的基本原則，將軟件量技術(shù)儀表運用于工業(yè)制造中，讓其在物料成分在線檢測中發(fā)揮出更大的作用。

參考文獻：

[1]顧明.試論檢測儀表在污水處理中的應(yīng)用[J].四川水泥，2017（1）：98.

[2]何偉聰.自動化在線檢測儀表在廢水處理中的應(yīng)用探析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2017（14）：88-89.

[3]陳如勇，李冬水，朱杰，等.凈水廠水質(zhì)在線檢測儀表誤差控制與管理探討[J].給水排水，2015（4）：87-90.